CN117363336A - 一种石英砂改性药剂、疏松弱粘结支撑剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及低渗油气藏开采技术领域，具体涉及一种石英砂改性药剂、疏松弱粘结支撑剂及其制备方法，所述石英砂改性药剂，由以下体积份的原料合成：分散介质92‑96份、铵类物质2‑5份和油类物质2‑3份，药剂合成简单，改性后的石英砂具有堆积体积大、使用成本低、可现场即改即用的优点。
Description
技术领域
本发明涉及低渗油气藏开采技术领域，具体涉及一种石英砂改性药剂、疏松弱粘结支撑剂及其制备方法。
背景技术
在非常规油气藏开发过程中，水力压裂是提高目标储层油气产量的重要手段。目前，大排量滑溜水携砂工艺已成为非常规油气开发的主流改造工艺。由于滑溜水携砂能力有限，在压裂施工时滑溜水携砂液进入裂缝后，支撑剂在重力作用下快速沉降使其无法运移至裂缝远端，导致在横向及纵向上的裂缝有效支撑体积小，难以达到大规模高效动用储层的目的，改造效果受限。
中国专利申请CN106832145 A公开了一种适用于滑溜水压裂的气悬浮支撑剂及其制备方法和使用方法。该气悬浮支撑剂包括骨科颗粒，通过疏水亲气乳液对支撑剂表面进行改性，改性乳液由含氟聚合单体、高分子粘合剂、硅烷偶联剂、表面活性剂和去离子水聚合反应制得。该发明的气悬浮支撑剂在滑溜水压裂过程中伴注10～20％氮气，疏水亲气涂层能吸附氮气在滑溜水中形成的微小气泡，使支撑剂在低粘度条件下仍然处于悬浮状态，达到交联液携砂的目的，因此不需要使用大量的有机材料来提高压裂液的粘度，对地层无伤害，利于返排。
中国专利申请CN108084989 A公开了一种适用于滑溜水压裂的泡腾气悬浮支撑剂及其制备方法。该气悬浮支撑剂需要通过在常规支撑剂表面进行涂层，包括内涂层和外涂层。外涂层由泡腾剂喷涂制得，遇到水后能够自生气泡，气泡能够吸附在内涂层表面，使得能够在水中浮起。内涂层为疏水亲气涂层，由疏水亲气乳液固化制得。该发明的支撑剂在滑溜水中自由悬浮，达到普通交联液携砂的目的。
中国专利申请CN114032085A公开了一种压裂用高效气悬浮支撑剂及其制备方法。制备方法包括：提供支撑剂颗粒、表面改性处理液、改性剂溶液、有机分子连接剂；利用所述表面改性处理液对所述支撑剂颗粒在25～120℃的条件下搅拌进行表面粗糙化处理，分离，干燥，得到表面粗糙化处理的支撑剂颗粒；将所述表面粗糙化处理后的支撑剂颗粒与所述改性剂溶液、有机分子连接剂混合，进行改性反应，分离，干燥，得到改性支撑剂。该支撑剂可以大幅降低对压裂液的要求，在不同水基压裂液中均能达到良好的悬浮效果。
以上三种气悬浮支撑剂改性药剂配方所涉及的药剂种类多，成本较高；在高温高压储层条件下气泡被压缩后体积变小影响支撑剂悬浮效果，裂缝支撑体积变小；大排量滑溜水施工时由于需要伴注气体，液柱压力降低会导致施工压力高，砂堵风险提高，应用范围受限。
因此，开发一种能解决上述技术问题的石英砂改性药剂、疏松弱粘结支撑剂及其制备方法是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种堆积体积大、改性原料组成和改性方法简单的石英砂改性药剂、疏松弱粘结支撑剂及其制备方法。
本发明提供了一种石英砂改性药剂、疏松弱粘结支撑剂及其制备方法。常规条件下石英砂具有亲水性，本发明通过使用改性药剂对石英砂表面进行改性，改性后的石英砂之间具有弱粘结作用，高速流动时，该作用不显现，即不增加流动阻力；流动停止后石英砂之间形成空间结构，堆积体积增大，从而增加压裂裂缝支撑体积，提升改造效果；改性后石英砂支撑剂具有“透油阻水”的功效，可有效降低采出液的含水率，提高非常规油气藏的压裂改造效果。现场施工时，只需在支撑剂表面在线喷淋改性药剂即可，改性后的支撑剂可直接入井，无需施工前改性，施工工艺简单，使用成本低。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种石英砂改性药剂，由以下体积份的原料合成：分散介质92-96份、铵类物质2-5份和油类物质2-3份。
优选地，所述分散介质包括水和醇类物质中的至少一种。
更优选地，所述醇类物质包括乙醇、乙二醇和甲醇中的一种或几种。
优选地，所述铵类物质包括季铵盐类和叔铵盐类中的至少一种。
更优选地，所述季铵盐类包括十八烷基三甲基氯化铵。
更优选地，所述叔铵盐类包括十八烷基二甲基溴化铵。
优选地，所述油类物质包括白油、煤油、硅油和柴油中的一种或几种。
本发明还涉及一种疏松弱粘结支撑剂，由上述的石英砂改性药剂对石英砂改性制得。
本发明还涉及上述的疏松弱粘结支撑剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将铵类物质加入分散介质中，得到混合物A；
(2)将油类物质加入混合物A中，得到混合物B；
(3)将混合物B喷淋至石英砂表面，即得。
优选地，步骤(3)中所述混合物B与石英砂的体积质量比为1:50-3:50mL/g。
优选地，步骤(2)中将油类物质加入混合物A中，在40℃-60℃加热8-10min，得到混合物B。
更优选地，步骤(2)中在加热的同时搅拌3-5min。
本发明的有益效果是：
本发明的疏松弱粘结支撑剂能够在清水及滑溜水中堆积体积大；且具有“透油阻水”的功效，可有效降低采出液含水率。
(1)堆积体积：与常规石英砂支撑剂相比，本发明的疏松弱粘结石英砂在80℃清水中堆积体积提高107％。
(2)“透油阻水”：疏松弱粘结支撑剂促进油相通过，阻碍水相通过。80℃时，阻水率8％。
附图说明
图1为实施例1的疏松弱粘结石英砂支撑剂在室温下的堆积情况。其中，左图为疏松弱粘结石英砂支撑剂，右图为常规不改性石英砂支撑剂。
图2为实施例2制得的疏松弱粘结石英砂支撑剂在80℃条件下的阻水率情况。其中，左图为常规不改性石英砂支撑剂，右图为实施例2的疏松弱粘结石英砂支撑剂。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1
石英砂改性药剂由下列体积份的原料合成：分散介质95份，A剂3份，B剂2份；所述分散介质为清水，A剂为十八烷基三甲基氯化铵，B剂为白油。
疏松弱粘结石英砂支撑剂制备方法包括如下步骤：
第一步，将分散介质加入烧杯中，用玻璃棒持续搅拌，将A剂加入分散介质中，获得混合物；
第二步，将B剂加入步骤一获得的混合物中，获得混合物；
第三步，将步骤二获得的混合物放入60℃水浴锅中加热8min并持续搅拌3min，获得石英砂表面改性药剂；
第四步，将步骤三中获得的1.5mL石英砂表面改性药剂均匀喷淋至50g石英砂表面，获得疏松弱粘结石英砂支撑剂。将本发明实施例1制得的20g疏松粘结石英砂支撑剂放入200mL清水中，摇晃5s静置；将常规不改性石英砂支撑剂20g放入200mL清水中作为对比样。计算不同静置温度下的疏松弱粘结石英砂堆积体积提高率及阻水率。其结果如表1所示：其中堆积体积提高率按照公式(1)计算，阻水率按照公式(2)计算。
K--堆积体积提高率，％；
A1--疏松弱粘结石英砂支撑剂堆积体积，mL；
A2--常规不改性石英砂支撑剂堆积体积，mL。
W--阻水率，％；
B1--油水混合物透过常规不改性石英砂支撑剂后的清水体积，mL；
B2--油水混合物透过疏松弱粘结石英砂支撑剂后的清水体积，mL。
表1不同温度下疏松弱粘结石英砂在清水中的堆积体积提高率及阻水率
| 温度/℃ | 25 | 40 | 60 | 80 |
| 堆积体积提高率/％ | 117 | 112 | 110 | 107 |
| 阻水率/％ | 15 | 12 | 10 | 8 |
由表1结果发现：与常规不改性石英砂相比，本发明实施例1制得的疏松弱粘结石英砂支撑剂在室温下堆积体积提高117％、阻水率为15％，在80℃条件下堆积体积提高107％、阻水率为8％。实施例1制得的疏松弱粘结石英砂支撑剂室温下的堆积情况如图1所示。其中，左图为疏松弱粘结石英砂支撑剂，右图为常规不改性石英砂支撑剂。
实施例2
石英砂改性药剂由下列体积份的原料合成：分散介质92份，A剂5份，B剂3份；所述分散介质为乙醇，A剂为十八烷基二甲基溴化铵，B剂为柴油。
疏松弱粘结石英砂支撑剂制备方法包括如下步骤：
第一步，将分散介质加入烧杯中，用玻璃棒持续搅拌，将A剂加入分散介质中，获得混合物；
第二步，将B剂加入步骤一获得的混合物中，获得混合物；
第三步，将步骤二获得的混合物放入60℃水浴锅中加热8min并持续搅拌3min，获得石英砂表面改性药剂；
第四步，将步骤三中获得的1mL石英砂表面改性药剂均匀喷淋至50g石英砂表面，获得疏松弱粘结石英砂支撑剂。
实施例2获得的疏松弱粘结石英砂支撑剂在不同温度清水中堆积体积提高率及阻水率如表2所示。
表2不同温度下疏松弱粘结石英砂在清水中的堆积体提高率及阻水率
| 温度/℃ | 25 | 40 | 60 | 80 |
| 堆积体积提高率/％ | 115 | 111 | 107 | 105 |
| 阻水率/％ | 14 | 11 | 10 | 7 |
由表2结果发现：与常规不改性石英砂相比，本发明实施例2制得的疏松弱粘结石英砂支撑剂在室温下堆积体积提高115％、阻水率为14％，在80℃条件下堆积体积提高105％、阻水率为7％。实施例2制得的疏松弱粘结石英砂支撑剂在80℃条件下“透油阻水”情况如图2所示。其中，左图为常规不改性石英砂支撑剂，右图为实施例2的疏松弱粘结石英砂支撑剂。
实施例3
石英砂改性药剂由下列体积份的原料合成：分散介质95份，A剂3份，B剂2份；所述分散介质为清水，A剂为十八烷基三甲基氯化铵，B剂为煤油。
疏松弱粘结石英砂支撑剂制备方法包括如下步骤：
第一步，将分散介质加入烧杯中，用玻璃棒持续搅拌，将A剂加入分散介质中，获得混合物；
第二步，将B剂加入步骤一获得的混合物中，获得混合物；
第三步，将步骤二获得的混合物放入60℃水浴锅中加热8min并持续搅拌3min，获得石英砂表面改性药剂；
第四步，将步骤三中获得的2mL石英砂表面改性药剂均匀喷淋至50g石英砂表面，获得疏松弱粘结石英砂支撑剂。
实施例3获得的疏松弱粘结石英砂支撑剂与常规不改性石英砂支撑剂相比，在不同温度下堆积体积提高率及阻水率如表3所示。
表3不同温度下疏松弱粘结石英砂在清水中的堆积体提高率及阻水率
| 温度/℃ | 25 | 40 | 60 | 80 |
| 堆积体积提高率/％ | 112 | 110 | 107 | 104 |
| 阻水率/％ | 13 | 11 | 19 | 6 |
由表3结果发现：与常规不改性石英砂相比，本发明实施例3制得的疏松弱粘结石英砂支撑剂在室温下堆积体积提高112％、阻水率为13％，在80℃下堆积体积提高104％、阻水率为6％。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。
Claims (12)
1.一种石英砂改性药剂，其特征在于，由以下体积份的原料合成：分散介质92-96份、铵类物质2-5份和油类物质2-3份。
2.根据权利要求1所述的石英砂改性药剂，其特征在于，所述分散介质包括水和醇类物质中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的石英砂改性药剂，其特征在于，所述醇类物质包括乙醇、乙二醇和甲醇中的一种或几种。
4.根据权利要求1-3任一所述的石英砂改性药剂，其特征在于，所述铵类物质包括季铵盐类和叔铵盐类中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的石英砂改性药剂，其特征在于，所述季铵盐类包括十八烷基三甲基氯化铵。
6.根据权利要求4所述的石英砂改性药剂，其特征在于，所述叔铵盐类包括十八烷基二甲基溴化铵。
7.根据权利要求1所述的石英砂改性药剂，其特征在于，所述油类物质包括白油、煤油、硅油和柴油中的一种或几种。
8.一种疏松弱粘结支撑剂，其特征在于，由权利要求1-7任一所述的石英砂改性药剂对石英砂改性制得。
9.一种权利要求8所述的疏松弱粘结支撑剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将铵类物质加入分散介质中，得到混合物A；
(2)将油类物质加入混合物A中，得到混合物B；
(3)将混合物B喷淋至石英砂表面，即得。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述混合物B与石英砂的体积质量比为1:50-3:50mL/g。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中将油类物质加入混合物A中，在40℃-60℃加热8-10min，得到混合物B。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中在加热的同时搅拌3-5min。
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